裝配圖叉形件工藝及銑床夾具設計,裝配,叉形,工藝,銑床,夾具,設計 論文題目：叉形件的加工工藝及銑床夾具設計,指導老師：鄧修瑾,姓名：程龍飛班級：161001學號：103266,前言,機械制造加工工藝與機床夾具設計主要是對零件的加工工藝設計和針對某個工序進行專用夾具的設計，從零件的工藝來說，它主要是分析零件在進行加工時應注意什么問題，采用什么方法和工藝路線加工才能更好地保證精度，提高勞動生產效率。就專用夾具而言，好的夾具設計可以提高生產效率，精度，降低成本等，在本次設計中，就針對叉形件的工藝進行分析，制定和比較加工工藝路線，選擇一種較好的加工工藝路線進行加工，并對叉形件的槽8.4mm進行專用夾具的設計，在這過程中對夾具的定位誤差和精度進行分析計算。,目錄,,第一章：零件的分析,零件的作用和結構,叉形件是飛機液壓助力器執(zhí)行機構中的主要部件之一，在產品的某組件中內孔Φ10和外圓Φ9與叉形件組件中的外圓和內孔配合，起到一個連接的作用。從叉形件的結構特征來看，它是長度大于直徑的回轉體零件，其被加工表面有外圓柱面、外圓錐面、螺紋、溝槽、孔等。根據(jù)它的結構特點和精度要求，應選擇合理的定位基準和加工方法。,第二章：工藝規(guī)程設計,,1.確定毛坯的制造形式零件材料選用高級優(yōu)質合金鋼，并要求進行淬火后回火，保持硬度為HRC=36-41,選用棒料。2.粗基準的選擇粗基準選擇毛坯的外圓表面徑向基準，以端面作為軸向基準下料，這樣選擇可以保證在粗加工時的零件精度。3.精基準的選擇我們以設計基準φ9的中心線為零件的徑向精基準。4.零件加工階段的劃分將其工藝路線劃分為4個階段：毛坯---粗加工（車外圓、銑槽、鉆孔、銑圓弧）---半精加工---精加工---光整打磨。,,5.制定工藝路線及方案在分析研究叉形件零件圖的基礎上，對各加工表面選擇相應的加工方法。外圓表面的加工方案：粗車→半精車→精車→磨。內孔表面加工方案：鉆→鏜→鉸平面加工方案：粗銑→精銑→磨。6.機械加工余量的確定根據(jù)原始資料及加工工藝，可以確定孔φ10、槽9mm以及外圓16mm的機械余量工序尺寸。,第三章銑床夾具設計,參考了一些銑床類專用夾具的設計，最終確定下圖所示的銑床夾具,,,圖3-2：銑床夾具設計圖,,1.工件自由度分析及定位元件的選擇,圖3-3：25工序圖,如上圖3-1所示，在25工序中，要求限制X方向的移動和轉動，Z方向的移動，以及Y方向的轉動，根據(jù)零件的定位基準和工藝要求，一邊用V形塊定位，小端外圓，一邊用V形塊夾緊。軸向定位是端面選用支撐釘，由于V型塊的自動定心，保證了槽的對稱度，并且安裝方便，如果采用半圓孔和外圓定位，則定位誤差較大，定位基準外圓和半圓孔之間的間隙無法排除。故外圓表面采用V型塊定位。通過螺釘壓板將零件壓緊，一次左右裝兩個零件同時加工，在臥銑上裝三個三面刃盤銑刀保證壁厚。主要定位元件V型塊限制四個自由度：X和Y方向的移動和轉動，底端支撐釘限制Z軸的移動保證槽的深度，實際定位鍵限制了五個自由度。,對刀塊工作表面的位置尺寸9.425±0.005值等8.4mm的平均值，即8.425±0.025，再加上塞尺的厚度1mm，其尺寸偏差取±0.025的1/5，即為±0.005，所以該對刀塊的位置尺寸為9.425±0.005。,對刀塊,3.夾具精度分析由于基準重合，所以定基誤差δ定基＝0這里采用V型塊定位，V型塊定位能很好的保證工件的對稱性要求，它對垂直對稱軸線方向上的位移并無影響，因此定位誤差δ定位＝0因為加緊力所引起的變形方向對該原始尺寸無影響，則夾緊所致的誤差δ夾緊為零加工過程中工藝系統(tǒng)變形、磨損以及調整不準確等造成的原始尺寸的誤差此處很小所以δ加工＝0.015定位件與安裝面的平行度誤差為0.02，所以δ夾安=0.02δ≥δ定基+δ定位+δ夾安+δ加工+δ夾緊，即0.05≥0+0.02+0+0+0.015所以該夾具可以確保工件的技術要求。,,4.夾具設計及操作的簡要說明本道工序的銑床夾具選擇了手動夾緊方式。本工序由于是粗加工，銑削力較大，為了夾緊工件，故采用螺釘壓板結構。夾具上裝有對刀塊，可使夾具在一批零件的加工之前很好的對刀（與塞尺配合使用）；且中批量生產，一次裝夾兩個零件，一次對刀加工兩個零件減少輔助時間，提高生產效率。同時，夾具體底面上的一對定位鍵可使整個夾具在機床工作臺上有一正確的安裝位置，以利于銑削加工。,ThankYou!,大學本科的學習生活即將結束。在此，我要感謝所有曾經(jīng)教導過我的老師和關心過我的同學，他們在我成長過程中給予了我很大的幫助。本文能夠順利完成，要特別感謝我的導師鄧修瑾老師，感謝各位老師的關心和幫助。最后向所有關心和幫助過我的人表示真心的感謝。, 本科畢業(yè)設計 英文翻譯 題目 智能移動機器人平臺 專業(yè)名稱 機械設計制造及其自動化 學生姓名 程龍飛 指導教師 鄧修瑾 畢業(yè)時間 2014-06 西北工業(yè)大學明德學院畢業(yè)設計論文 智能移動機器人平臺 作者JC wolf 一個完成機器人和自動化系統(tǒng)學位的報告提交給普利茅斯大學 2003 - 2004 序言 這篇報告介紹了智能移動機器人的理論和關注的焦點是相關問題的解決并對不同方法做了具體補充。在為了完成自主移動機器人設計、建造和測試這個項目。設計的機器人和輪椅大小差不多,使它能繞著建筑物行走。它為未來導航系統(tǒng)的發(fā)展提供了一個平臺。它有能力成為一個完善的服務機器人。它在未來領域的發(fā)展已經(jīng)被確定。一個避障系統(tǒng)已成功應用是為了證明這些。它的最大速度為1.5米/秒。 在不同領域的一個研究領域,例如快速傳感技術超音波測距,軌跡生成的快速運動和避障,被執(zhí)行了。測試完成之后,為了確認軌跡生成的理論。 該報告深入了解電路設計的細節(jié)。并且完成了現(xiàn)代微控制器模塊設計。由于靈活的設計、模塊提供了另一個學生項目基地,包括這一個。電力電子設計提供的直流電機的電流上升到30安培每頻道。這個線路的最大電力不需要昂貴專門的組件。 該項目順利完成。這是部分的最后一年,在本科學位課程和換向機器人自動化系統(tǒng)。 致謝 作者特別感謝為這項工作默默付出的他的許多同學。 同時感謝我的主管的圭多Bugmann博士，保羅·羅賓遜博士。潘根華博士和講師艾倫·辛普森，的曼塞爾戴維斯博士，菲爾博士Culverhouse，近3年來支持我。此外，我從大衛(wèi)和羅杰·鮑爾斯，鮑勃·布雷，工學碩士，ING，彼得·路德，菲爾霍爾和菲爾·布朗得到了良好的技術支持。 最后筆者希望向他的家人致敬。我的父母（本和瑪麗亞狼),在經(jīng)濟上支持我并且用很多方法鼓勵我。特別要感謝我美麗的妻子Soo-mi楊, 她在許多方面支持和寬恕。沒有她的道義支持這個項目可能不會完成。 J.C.亞狼 普利茅斯大學 2004年4月 目錄 序言 2 致謝 3 目錄 4 第1章 概述 7 第2章 智能移動機器人原理 8 第1節(jié) 數(shù)字控制器 8 2.1.1 取樣和量化 8 2.1.2 AD轉換 9 2.1.3 DA轉換 9 2.1.4 采樣頻率 9 2.1.5 延遲 10 第2節(jié) 軌跡生成 10 2.2.1 弧 11 2.2.2 貝塞爾曲線 13 2.2.3 直線指引 14 2.2.4 視線指引線 14 2.2.5 向量場 15 2.2.5.1 勢場 15 2.2.5.2 基于矢量場極限環(huán) 16 2.2.5.3 矢量場融合 17 2.2.5.4 啟動款匹配的動力動機器 20 第3節(jié) 造型移動機器人 20 第3章 設計與實現(xiàn) 22 第1節(jié) 規(guī)格 22 第2節(jié) 機械設計 22 3.2.1 框架 22 3.2.2 轉向 23 3.2.3 變速箱 24 3.2.4 精度 25 第4章 電子硬件設 25 4.1.1 供電電路 25 4.1.2 單片機模塊 26 4.1.3 超音波傳感器 28 4.1.4 軸編碼器 31 4.1.5 初步設計 31 4.1.6 最后軸角編碼器及其特點設計 31 4.1.7 伺服控制器 32 4.1.8 電力電子 35 4.1.9 電路輸入 37 4.1.10 電路功能 37 4.1.11 故障電流限制器設計 38 第2節(jié) 溝通機載 40 4.2.1 串行通信 40 4.2.2 I2C通訊 42 第5章 智能控制 44 第1節(jié) 運動學模型 44 5.1.1 矢量逆解系統(tǒng) 44 5.1.2 逆運動學算法 45 第6章 用于指導的傳感器 46 第1節(jié) 位置 46 第2節(jié) 遙感調查的速度和反應時間 46 第3節(jié) 導航和制導系統(tǒng)造型 49 6.3.1 演示制導系統(tǒng) 49 第7章 三維監(jiān)測界面 51 第1節(jié) VRML 51 第2節(jié) 信息交換的遠程監(jiān)控 51 第8章 項目管理 52 第9章 結論 53 關鍵詞 54 參考文獻 55 附件 56 附錄1:ATMega UoP手冊》(征求意見稿 ) 56 附錄2 :系統(tǒng)綜述框圖 63 附錄3:源代碼 69 第1章 概述 服務機器人還沒有現(xiàn)成的產品。為什么?因為需要研究有改善的課程,直到第一個真正的服務型機器人可以去投入生產。 一個服務機器人的需求是將融入到人類的環(huán)境中并與人類相同的速度來移動和運行。當前智能移動機器人通常緩慢移動甚至停止來測量。這將是其他人傳遞的障礙。緩慢的機器人是低效甚至沒用的,因為用戶可能寧愿自己作,都比它快。這個項目是關于給機器人提供快速運行的平臺,這樣使移動機器人對現(xiàn)實生活中更有用。 作者在許多不同的項目中獲得移動機器人的經(jīng)驗和知識,包括:機器人足球,Melexis獎杯和其它。更多的相關項目的信息可以在JC亞狼網(wǎng)頁上找到(2004):www.swrtec.de。在適當?shù)臅r候,這些項目的知識有助于這份報告。尤其是機器人足球,在快速移動是必不可少的,理可開發(fā)和測試并轉移到自然環(huán)境問題。 第2章 智能移動機器人原理 在本章將移動機器人的基本理論和原則進行解釋。當該理論應用于快速的機器人時，一定要特別注意其優(yōu)點和缺點。 2.1數(shù)字控制器 大多數(shù)機器人應用使用數(shù)字控制器,因此基本的數(shù)字控制應給予及其優(yōu)勢的影響進行討論。 一些數(shù)字控制的最重要的優(yōu)點：括公元前（1992） ·數(shù)字元件不易老化和隨環(huán)境變化。 ·他們對噪聲和干擾不敏感。 ·數(shù)字處理器是更緊湊，重量輕。（適用于內移動機器人） ·他們更加靈活和強大。 ·微處理器和數(shù)字信號處理器成本持續(xù)下降。 然而它也有缺點： ·由于有限的運算速度和信號的分辨率的限制字長的數(shù)字處理器。（相比之下，當模擬控制器在實時操作時，而該解決方案在理論上是無限的。） ·有限字長往往轉換成系統(tǒng)不穩(wěn)定。 ·對運算速度的限制，導致控制回路中的時間延遲這可能會導致閉環(huán)系統(tǒng)不穩(wěn)定。 2.1.1取樣和量化 大多數(shù)控制系統(tǒng)包含數(shù)字以及模擬信號。因此模擬到數(shù)字轉換（AD），反之亦然（DA），發(fā)揮了重要作用。機器人可能有A至D轉換器或車輪的軸角編碼器的伺服系統(tǒng)。在這種情況下的采樣和量化是必需的。 2.1.2 AD轉換 一個模擬值發(fā)生在瞬間。由于數(shù)字號碼的長度是有限的，模擬值四舍五入。這個過程被稱為量化。最低的值或最接近的值，它可以圓整（1位），被稱為量化水平。一個輸出A至D轉換器的停留時間T不變，直到一個新的元素已被轉換和控制器。時間T被稱為采樣周期。處理器通常計算內通過控制算法輸出采樣周期。這意味著輸出至少比輸入遲T。 2.1.3 DA轉換 數(shù)字字轉換成相應比例的模擬水平?！白钚〉囊徊剑粋€量化級別限制的準確性。幸運數(shù)字模擬轉換可以幾乎同時發(fā)生。然而，直到一個新的值被轉換DA轉換器的輸出才會改變。這是分析零階保持和框圖建模過程的步驟。 圖1 .在瞬間采樣數(shù)據(jù)的kT 2.1.4采樣頻率 采樣頻率ωs必須選擇一種方式，該控制器能應對改變輸入值ωv，干擾ωw和控制器植物功能帶寬ωb。奈奎斯特 —— 香農采樣定理指出，采樣頻率必須至少兩次信號的頻率。事實上，這不會得到平穩(wěn)的控制器響應。因此，一般情況下，ωs應當選擇滿足下列公式： （1） （2） 當停留時間TSE設定時，該系統(tǒng)的采樣周期為ωs和固有頻率為ωn。 通?？刂破魇怯脕砜刂埔苿訖C器人的發(fā)動機。機械運動時間常數(shù)與ωn和幾百毫秒有關。因此實際的采樣頻率不是很高。 （比如50HZ - 1000Hz）。如果機器人通過視覺控制，這將成為一個問題，因為電腦（目前）沒有強大到足以提供一個視覺系統(tǒng)與50-1000Hz的頻率相比。其他傳感器，如軸角編碼器，但不采取太大的CPU功率和采樣頻率可以很容易地實現(xiàn)。 2.1.5延遲 在信號傳輸和傳感器處理信息期間發(fā)生延遲，在數(shù)字控制系統(tǒng)中。延遲可能導致不穩(wěn)定，必須保持在最低限度。如果延遲無法通過提高CPU的功率或其他硬件來減少的話，預測控制方法可以在一定程度彌補延遲。預測控制方法往往需要一個控制過程的模型。這使控制器更復雜，正因為如此,它并非常見的。在快速機器人的情況下，延誤是至關重要的。減少的延遲增加了控制器的收益，因此可以改善瞬態(tài)響應。 2.2軌跡生成 有許多方法來生成一個機器人的運動軌跡（路徑）。通常軌跡發(fā)生器的輸入數(shù)據(jù)是一個初始值，目標位置，可能是中間的航點或障礙。軌跡發(fā)生器是一個指導系統(tǒng)。導引系統(tǒng)通常是導航系統(tǒng)的一個子系統(tǒng)指導機器人向目標點而言，給它的導航系統(tǒng)。 快速的移動機器人必須以盡可能快的速度移動。因此，車輛速度和控制器收益達到了極限。如果所要求的軌跡超出系統(tǒng)能力可能出現(xiàn)下列問題： 在這個巨大的需求中輸入非線性關系，如滑移和飽和度，可以使系統(tǒng)不穩(wěn)定和機器人旋轉失控。 機器人不能按照所需的路徑，可能會碰到一個障礙。 因此，有必要生成相匹配的車輛動態(tài)軌跡。 這里有一個已被調查過他們的基本軌跡功能概述的簡介并討論其優(yōu)點和缺點。 2.2.1弧 弧是圓的一部分。通過計算一個圓圈，可以產生一個路徑，起點和終點是圓的切點。計算半徑與車輪速度 和機器人的轉向有直接的關系。由此產生的每個車輪的速度有固定的比例，這是一個優(yōu) 勢，因為它簡化計算。 切向加速度at可以很容易地被軌跡生成算法限制，否則就會發(fā)生在之后的機器人控制器里。這增加路徑下面的準確性。 (3) (4) 結合: 半徑R是已知的軌跡發(fā)生器。加速度| at|≤K僅限于K和機器人v的前進速度，通常是一個機器人控制器輸入，可以根據(jù)需要設置。如果機器人需要在一條直線上移動半徑是無限的。在這種情況下，算法必須算作一個例外。 圖2 這里是一個例子，作者采用了一圈接近目標點從0度水平的軌跡后才能繼續(xù)。這個例子取自機器人足球。機器人旨在視線指導的的i1。合格后，I1的機器人是計算圓相切，并可以進入在I2圈。它將退出圓與球碰撞時，并繼續(xù)直線運動和輕微的加速對運球向目標。 圖3：圓直線移動的軌跡應用于機器人足球 這一戰(zhàn)略已實施于一體的世界上最成功的機器人足球戰(zhàn)略：韓國大學和KAIST，看到北京李等人（1999）。它有筆者也進行了測試。圖3顯示了從MAPLE包含文件的數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)從一個真正的游戲情況。這種方法的主要缺點是：避障和在動態(tài)環(huán)境變化的其他因素難以和直圓直剛性結構相結合。優(yōu)勢是簡單，匹配容易和預測的軌跡機器人動力學動作準確。 2.2.2 貝塞爾曲線 貝塞爾曲線可以被定義為與兩條直線相切的一條曲線。選擇第一條直線時要通過機器人的初始位置并且第二條直線要通過終點。第一直線確定機器人的方向。第二條線的方向決定機器人從哪一方接近目標（最后的姿勢）。這是形成這種軌跡的非常好的一個性質。主要缺點是貝塞爾曲線數(shù)學的復雜性曲線,使得它難以創(chuàng)造的軌跡一個機器人能跟隨在高速狀態(tài)下。當要求機器人沿目標曲線運動時作者進行了貝塞爾曲線實驗。一旦機器人靠近目標點,下一個目標點將被確定路。 當機器人開始運動時，需要轉90度。它從（X，Y）=（57,15）點開始運動。線上的點確定了產生的軌跡。當改變機器人方向和速度這兩者之間的關系不平衡時，會使機器人離目標很遠。 實際上機器人的路徑是小三角形。 圖四:貝塞爾曲線軌跡 與第一個實驗相比這個實驗起點和終點的 方向比較小，起點(x,y)=(77,12) 并且速度減小了。 機器人沿被要求和相當精確的軌跡運動是沒問題的。 圖5:貝塞爾曲線軌跡 2.2.3.直線導引 通過旋轉機器人可以沿直線移動到目標點。對輪式機器人而言，沒有切向速度只有微分 轉動的可能。該系統(tǒng)的主要優(yōu)點是，它是簡單，準確。主要缺點是速度，因為機器人必須停止轉動。 2.2.4 視線指導線 也被稱為導彈制導與直線的指導有關，但這個時候機器人移動比目標方向稍高。如果向量從機器人指向目標點，那么它的角度θ∠ = 表明機器人應該沿仰角方向運動。 2.2.5向量場 一個向量場實質是由一個2-維向量組成的區(qū)域。一個向量由大小和方向組成，向量對于速度和航向角而言相當重要。 大小被認為是向量場中很重要的問題，大小對于通過每個向量組合成為向量場是很有用的。越重要的向量越長，航向角貼近的是更加重要的向量。 一些向量場產生器，像是基礎的勢場產生法，是不考慮大小的。這種情況下大小經(jīng)常被忽略。 2.2.5.1勢場 勢場的一些理論像是軌跡的概念是從物理領域中的電學部分中分化而出的。 引力場公式如下： 這里 是一個沖起始到目標位置的向量 是一個從起始指向機器人的向量 是一個表征機器人當前位置的單位化的長度和預計的角度。 結果是指向目標的。引力場是關聯(lián)其中的可視的指引。 斥力場產生背向目標的向量。等式是 表格6：引力場 表格6展示了一個引力場指向目標點（0.0）。在當前應用的機器人僅有當前位置的向量才加入計算 ，對于多為圖表像表格6這樣，機器人可以在場中任何可能的地方，同時也可以在任何點長生向量。 2.2.5.2基于極限環(huán)的向量場 極限環(huán)是非線性控制理論的一部分。但是一個表格能夠表現(xiàn)極限環(huán)的屬性，像是表格7，那么這個表格便可以適應路徑生成。此問題更深入的解讀請閱讀D-H Kim（2000）。極限環(huán)的非線性功能的第二位表現(xiàn)為一個向量場包含一個單位環(huán)。單位環(huán)外的向量將產生于單位環(huán)相切的方向。這可以看成是一個圓弧/圓軌跡生成率可以引導機器人自動從任何方向進入該圓。最終生成的向量場可以用來產生圓弧軌跡或者是用于避障。 圖表7：極限環(huán) 極限環(huán)的缺點在于一旦機器恩跨過了單位元，向量場將指向中心。所以，具體實現(xiàn)極限環(huán)控制并不容易，因為機器人在接近單位圓時可能會稍稍的越過邊界。 對這種場在單位環(huán)內進行修改時一個解決此種問題的可行的措施。 2.2.5.3矢量場的融合 所有的可提供向量場都可以在同一時間進行討論。作者開發(fā)了一種可供合并向量場合并的方法，該方法在Robinson P(2004)中論述。 約束和要求： -兩個或者更多的向量場。 -這些向量場包含標準化的向量。 這種方法最好用一個例子來描述。一個典型的需要向量場合并的地方在于當一個機器人R需要避免和機器人O在路上相遇去目標T時?？聪旅鎴D表8。 在融合向量場過程中，需要一個加權函數(shù)。經(jīng)驗已經(jīng)證明，高斯正態(tài)分布函數(shù)在合并兩個場域是很合適的方式。（一個圓柱體或是一個椎體都可能產生一個突然的沖擊以使航向角發(fā)生變化并產生激發(fā)不穩(wěn)定現(xiàn)象。） 圖表8：回避方案 a 角和當前的機器人航向角q是不同的，ro向量是指向機器人回避方向。 那個a角是表征機器人和障礙物碰撞程度的量。這個角度越小，碰撞事件發(fā)生的情況就越小，同時避開障礙物的可能性越高。 這個機器人的任務是走到T點。為了將攔在它和目標點之間的障礙物也納入考慮，那個機器人就必須計算障礙物和自己的距離。這個距離在式子中是以矢量ro定義的。和障礙物的距離越短就意味著避開障礙物的重要性越大。 一個回避向量場應該被定義的和任務向量場rt場一樣。標準化后的目標向量是。 提供的兩個向量和是用高斯加權方程加在一起的-融合。 這里： 是結果典型的目標向量 M是一個固定的加權因素 G()是高斯方程。 m是對高斯方程的安全系數(shù) s是高斯方程的分布 我們可以知道要回避一個障礙，本質上有兩個因素。 a和ro。 作者按對于在場域內特定點完成這個任務的重要程度關聯(lián)每個向量的長度來作為向量融合的基礎原則。 呢個a和ro可以作為限制藍本來影響 的長度。 表示所能帶來的最大的安全度。 t是溝槽的陡峭斜坡的斜度。 一個更大的t將會到這更高的角度。這已經(jīng)是被認為很重要的。機器人距離障礙ro的路程在高斯方程中被認為是位置參數(shù)的藍本。 最終，結果向量場為機器人表征了新的瞬時航向角。 在不同速度的足球機器人上實驗，最大速度為3米每秒。坐標系統(tǒng)已英寸為單位。 表格9：在0.36米每秒速度下的避障路徑 表格10:0.51米每秒速度下的避障路徑 表格11:0.84米每秒速度下的避障路線。 2.2.6設置軌跡舍棄匹配移動機器人的動態(tài)模型。 作者當前的嘗試是將勢力場的路徑和機器人的動態(tài)模型進行對比以決定是否機器人會按路徑移動。這可以在頻域進行，通過在需要按路徑行動時對機器人頻寬加上模型頻寬和輸入信號作比較來進行研究。這種方法可以進一步研究。這可以為根據(jù)機器人頻寬定制向量場提供基礎。 2.3模型化移動機器人 這一章研究的是開發(fā)和理解分析運動機器人的運動學模型和致力于控制運動模型上運動鏈的每個馬達。此理論更深入的閱讀請參閱McKerrow P J (1991)章節(jié)8.1此書參考Muir P F和Neuman C P (1986)。Muir和Neuman介紹了一個模型化輪動移動機器人的方法。這和機器人手臂的模型化很有用（機械手運動學）。 差動驅動機器人 差動驅動是模型化一個移動機器人的一種簡單方法。這也是為什么這種方法如此的普遍。這種機器人是由2個對角線發(fā)轉車輪組成，具體見表格12.如果兩個輪子都有同樣的向量，機器人將會走直線。如果一個輪子比另一個輪子比另一個快，機器人將會轉圈。如果一個輪子開向反方向同速度，機器人將會在原地打轉，“在一點上”。 雅克比輪的矩陣如下： 這里V是指向機器人中心的向量。是繞機器人中心的角度向量，具體看圖表12.p通過雅克比輪和P進行聯(lián)系。P表示機器人姿態(tài)。機器人姿態(tài)可以表征機器人運動相對地板的運動程度。 指示機器人的瞬時航向角。 假設沒有摩擦，輪子的方向會指向正前，瞬時和速度方向一直。這種現(xiàn)象的優(yōu)點是計算簡單。缺點是不能向側移動。 圖表12:差動驅動機器人 第 17 頁 共 17 頁 畢業(yè)（設計）論文 開　題　報　告 系 別 機電工程系 專 業(yè) 機械設計制造及其自動化 班 級 161001 學生姓名 程龍飛 學 號 103266 指導教師 鄧修瑾 報告日期 2014.03.09 畢業(yè)（設計）論文開題報告表 論文題目 叉形件工藝及銑床夾具設計 學生姓名 程龍飛 學 號 103266 指導教師 鄧修瑾 題目來源（劃√） 科研□ 生產t 實驗室□ 專題研究□ 論文類型（劃√） 設計□ 論文t 其 他 □ 1、 選題的意義 零件的機械加工工藝規(guī)程是每個機械制造廠或加工車間必不可少的技術文件。生產前用它做生產準備，生產中用它做生產的指揮，生產后用它做生產的檢驗。正確的工藝規(guī)程可以確保產品質量，提高生產效率，降低成本和安全生產。 機床夾具是工藝裝備的主要組合部分,在機械制造中占有重要地位。機床夾具的設計和使用是促進生產發(fā)展的重要工藝措施之一。夾具對保證產質量,提高生產率,減輕勞動強度,擴大機床使用范圍,縮短產品試制周期等都具有重要意義。它可以可靠地保證工件的加工精度；縮短輔助時間，提高加工效率；減輕勞動強度，保證安全生產；充分發(fā)揮和擴大機床的給以性能。 加工工藝及夾具畢業(yè)設計是對所學專業(yè)知識的一次鞏固，是在進行社會實踐之前對所學各課程的一次深入的綜合性的總復習，也是理論聯(lián)系實際的訓練。 二、基本內容及重點 基本內容： 1、對叉形件的零件圖進行構造分析和工藝分析，通過工藝分析，確定主要表面，并根據(jù)零件的構造特點、產量以及給定的其他生產條件，初步確定主要表面的加工方法和零件的加工次序，并繪制零件圖； 2、制定工藝路線，完成后，根據(jù)工序的加工余量，最后確定棒料尺寸； 3、工藝規(guī)程編制的說明與方案論證，尺寸換算，工藝規(guī)程包括工序目錄和全部工序卡片；設計一套鉆模，并說明、分析與計算； 4、編寫說明書（論文）。 重點： 1、編制全部工藝規(guī)程的過程及格式； 2、銑床夾具設計的計算及選用。 3、 預期達到的成果 1、完成指定翻譯文獻。 2、完成叉形件工藝的設計，完整編制加工工藝規(guī)程，能全面了叉形件的各個加工過程，以及零件技術要求的加工實現(xiàn)方法和步驟。 3、完成銑床夾具的結構設計，明確銑床夾具設計的關鍵尺寸，并分析由這些尺寸帶來的基準不重合誤差和基準位移誤差。 四、存在的問題及擬采取的解決措施 存在的問題： 1、對于CAD軟件的功能和操作都不熟練，多次出現(xiàn)問題； 2、在使用軟件過程中，對于一些參數(shù)，專業(yè)知識的不了解使得進度緩慢。 解決措施： 1、在前期自己進行大量的練習，爭取做到熟練掌握該軟件，遇到不會的及時與同學進行交流； 2、復習以前學過的專業(yè)知識，并去圖書館查找相關書籍，翻閱資料，解決疑問，遇到不會的及時詢問老師。 5、 進度安排 1、分析并繪制零件圖 1周 2、繪制毛坯圖 1周 3、設計工藝路線及編制工藝規(guī)程 4周 4、設計工藝裝備 3周 5、編寫說明書（論文） 2周 六、參考文獻和書目 [1] 閻光明,侯忠濱，張云鵬.現(xiàn)代制造工藝基礎. 西安:西北工業(yè)大學出版社,2007 [3] 王先逵,機械加工工藝手冊. 北京：機械工業(yè)出版社，第二版,2003 [4] 李名望,機床夾具設計實例教程. 北京：化學工業(yè)出版社，2009 [5] 劉慎玖,機械制造工藝案例教程. 北京：化學工業(yè)出版社，2007 [6] 趙家齊，機械制造工藝學課程設計指導書（第2版）. 北京：機械工業(yè)出版社，1998 [7] 王光斗，王春福. 機床夾具設計手冊（第三版）. 上海：上?？茖W技術出版社，2000 導師意見 指導教師簽字： 年 月 日 系意見 系主任簽字： 年 月 日 注：內容用小四，宋體 西北工業(yè)大學明德學院本科畢業(yè)設計論文 摘 要 本次畢業(yè)設計的題目是叉形件加工工藝及夾具設計。叉形件是飛機液壓助力器執(zhí)行機構中的主要部件之一，在產品的某組件中內孔Φ10和外圓Φ9與叉形件組件中的外圓和內孔配合，起到一個連接的作用。 主要的設計思路是：分析零件特點及擬訂合理的工藝規(guī)程，依據(jù)工藝規(guī)程設計，選擇機床和設計合理的夾具。在機械加工中如果能廣泛地使用夾具，就能極大的節(jié)省加工時的輔助時間，以減輕工人的勞動量，提高產品的質量和勞動生產率。 設計夾具一般先對原始材料進行分析，明確設計要求和意圖，然后提出具體的定位、夾緊、對刀方案和夾具體的一般結構。本文采用六點定位的定位方法，夾緊螺釘與雙向壓板組合的夾緊方法，為保證設計的可靠性，還對夾具的精度進行了分析。 本次畢業(yè)設計是專業(yè)課程的理論學習和實踐之后的最后一個教學環(huán)節(jié)，通過本次設計對所學專業(yè)課程的理論加以綜合并增加生產實踐知識，經(jīng)過實際訓練，從而培養(yǎng)和提高個人獨立工作的能力。鞏固與擴充了相關課程內容，掌握其設計的方法和步驟。在設計中查閱了大量的機械書籍，在此過程中鍛煉并提高了機械設計的基本技能，如計算、繪圖、查閱設計資料和手冊；熟悉機械設計標準及其它有關的標準和規(guī)范，并在設計中加以貫徹，對今后的工作與學習打下了堅實的基礎。 關鍵詞：叉形件，工藝規(guī)程，機床夾具 I ABSTRACT This graduation design topic is Y-piece processing and milling fixture design. Y-piece is one of the main components of aircraft hydraulic actuators in the booster, a component within the product and cylindrical hole Φ10 Φ9 and Y-piece assembly with the outer and inner hole, played the role of a connection . The main design way of thinking BE: the feature of the parts is analyzed so as to plan the reasonable process and select the corresponding machine and jig. Machined parts if they can widely used fixture, you can greatly save the auxiliary time when the processing in order to reduce the amount of labor of workers, improve product quality and labor productivity. Design fixture first general analysis of the raw materials, design requirements and intentions clear, and then propose specific positioning, clamping programs and folders specific general structure of the knife. In this paper, six o'clock positioning, clamping the clamping bolts and two-way plate combination in order to ensure the reliability of the design, but also on the accuracy of the fixture. This graduation design is profession course of theories study and after practice of the last teaching link, pass this design to learn profession course of the theories take in to synthesize and increase produce to practice knowledge, pass by training of machine design, develop and raise thus personal independence work of ability. Make stronger and enlarged the related course contents. Control the method and step of its design. Checked a great deal of machine book in the design, toughen in this process and raised the basic technical ability of machine design, such as calculation, paint, check design data and manual; Acquaint with standard and other of the machine design relevant of standard and norm, and take in to carry through in the design, to aftertime's work and study beat under solid foundation. KEY WORDS: Y-piece , Process planning, Machine tool fixtures II 目錄 前 言 - 1 - 第一章 零件的分析 - 2 - 1.1零件的作用 - 2 - 1.2 零件的結構與工藝分析 - 2 - 第二章 工藝規(guī)程設計 - 4 - 2.1確定毛坯的制造形式 - 4 - 2.2 基準的選擇 - 4 - 2.2.1粗基準的選擇 - 4 - 2.2.2精基準的選擇 - 4 - 2.3加工階段的劃分 - 5 - 2.3.1零件加工階段的劃分 - 5 - 2.3.2.工序的集中與分散 - 5 - 2.4.制定工藝路線及方案 - 5 - 2.5 機械加工余量、工序尺寸的確定 - 7 - 2.6尺寸鏈的計算 - 7 - 第三章 銑床夾具設計 - 9 - 3.1裝夾方案的確定 - 10 - 3.1.1定位基準的選擇 - 10 - 3.1.2裝夾方案 - 10 - 3.2夾具設計及解析 - 11 - 3.2.1.夾具精度分析 - 12 - 3.2.2．夾具設計及操作的簡要說明 - 14 - 參考文獻 - 15 - 致 謝 - 16 - 畢業(yè)設計小結 - 17 - 附 錄 - 18 - III 前 言 機械制造加工工藝與機床夾具設計主要是對零件的加工工藝設計和針對某個工序進行專用夾具的設計，從零件的工藝來說，它主要是分析零件在進行加工時應注意什么問題，采用什么方法和工藝路線加工才能更好地保證精度，提高勞動生產效率。就專用夾具而言，好的夾具設計可以提高生產效率，精度，降低成本等，還可以擴大機床的適用范圍，從而使產品在保證精度的前提下提高效率，降低成本。在本次設計中，就針對叉形件的工藝進行分析，制定和比較加工工藝路線，選擇一種較好的加工工藝路線進行加工，并對叉形件的槽8.4mm進行專用夾具的設計，在這過程，對夾具的定位誤差和精度進行分析計算。通過這次設計，培養(yǎng)了編制機械加工工藝規(guī)程和機床夾具設計能力，這也是在進行畢業(yè)之前對所學課程進行最后一次深入的綜合性復習，也是一次理論聯(lián)系實際的訓練，因此，它在我們的大學生活中占有十分重要的地位。 機械加工工藝是實現(xiàn)產品設計，保證產品質量，節(jié)約能源，降低成本的重要手段，是企業(yè)進行生產準備，計劃調度，加工操作，生產安全，技術檢測和健全勞動組織的重要依據(jù)，也是企業(yè)上品種，上質量，上水平，加速產品更新，提高經(jīng)濟效益的技術保證，然而夾具又是制造系統(tǒng)的重要組成部分，不論是傳統(tǒng)制造還是現(xiàn)代制造系統(tǒng)，夾具都是十分重要的。因此，好的夾具設計可以提高產品加工精度，降低生產成本等。 畢業(yè)設計是在我們學完了大學的全部基礎課、技術基礎課以及專業(yè)課之后進行的。這是我們在畢業(yè)之前對所學各課程的基礎知識、研究能力、自學能力以及綜合運用能力的培養(yǎng)和檢驗，也是一次理論聯(lián)系實際的訓練，就我個人而言，我希望能通過這次畢業(yè)設計對自己將來從事的工作進行一次適應性訓練，從中鍛煉自己分析問題、解決問題的能力。 由于能力所限，設計中尚有許多不足之處，懇請各位老師給予指正，謝謝。 第一章 零件的分析 1.1．零件的作用 叉形件零件是飛機液壓助力器執(zhí)行機構中的主要部件之一。從整體上來看，飛機液壓助力器是安裝在飛機副翼操縱機構中或方向舵操縱系統(tǒng)中，用于不可逆的液壓助力器操縱。當飛機液壓系統(tǒng)損壞或壓力下降時，液壓助力器外筒左右兩腔溝通，即助力器當一拉桿使用，以實現(xiàn)人力應急操縱。每架飛機上裝有兩臺液壓助力器。分別操縱左右副翼或方向舵。 叉形件零件在產品中內孔φ10H7和外圓φ9h6與叉形件組件中的外圓和內孔配合，起到一個連接的作用。 1.2 零件的結構與工藝分析 圖1-1 叉形件零件圖 從叉形件的結構特征來看（見上圖1-1），它是長度大于直徑的回轉體零件，其被加工表面有外圓柱面、外圓錐面、螺紋、溝槽、孔等。根據(jù)它的結構特點和精度要求，應選擇合理的定位基準和加工方法。 叉形件的技術要求是根據(jù)零件的主要功用以及使用條件確定的，通常有以下幾個方面： （1）加工精度。叉形件的加工精度主要包括結構要素的尺寸精度、形狀精度和位置精度。 1）尺寸精度。主要指結構要素的直徑和長度的精度。 2）形狀精度。主要指軸頸的圓度、圓柱度等，因軸的形狀誤差直接影響與之配合的零件接觸質量和回轉精度，因此限制在直徑公差范圍內。 3）位置精度。包括兩叉內、外端對表面C的垂直度，孔對表面A的垂直度及位置度要求，具體參閱零件圖。 （2）表面粗糙度。軸類零件的主要工作表面粗糙度根據(jù)其運轉速度和尺寸精度等級決定。本零件中主要表面的表面粗糙度Ra為1.6~0.4，次要表面的表面粗糙度Ra為12.5~3.2。 （3）其他要求。為改善軸類零件的切削加工性能或提高綜合力學性能及其使用壽命等，還必須根據(jù)軸的材料和使用條件，規(guī)定相應的熱處理要求。 設計基準是φ9的中心線；配合表面是外圓φ9，內孔φ10，叉形件在裝配過程中，內孔φ10H7 和外圓φ9h6在叉形組件中是配合表面，因此配合部分的尺寸公差、形位公差要求比較高，表面粗糙度要求較高，外圓φ10H7是設計基準表面；M5-6h螺紋上有一個φ1.5的小孔起漏氣漏油作用，因此這部分的精度要求不高； 主要技術要求： 1.表面A的中心線對內孔φ10H7軸線的垂直度公差為0.05，位置度公差不大于0.1； 2.槽與外形的軸線對內孔φ10H7的內壁的垂直度公差都為0.05； 3.表面A與鉸鏈襯套ZL-19461R的配套間隙為0.006-0.01； 4.允許表面B上有孔深2.5, φ1的中心孔； 5.磁力探傷； 6.L段和表面C發(fā)蘭，其余表面鍍鎘8-12μ,鈍化； 7，叉形件從構形來看，基本屬于軸類件，各個表面并不復雜。叉形件從精度上看，主要工作表面的精度是IT6級，孔φ10H7工作表面的粗糙度為0.8，非配合表面的粗糙度為1.6-3.2，位置精度：φ10H7的孔中心線對A的位置度為0.1，垂直度公差為0.05； 第二章 工藝規(guī)程設計 2.1確定毛坯的制造形式 零件材料為30CrMnSiA，屬中碳，強度高，焊接性能較差。調質后有很高的強度和足夠的韌性，淬透性也好。具有良好的加工性，加工變形微小，抗疲勞性能相當好。毛坯要求進行淬火后回火，保持硬度為HRC=36-41, 考慮到零件受力情況，批量的大小等因素，因此應該選用棒料。以使金屬纖維盡量不被切斷，保證零件工作可靠。由于零件屬于大批量生產，應保證尺寸的精確。這對提高生產率、保證加工質量也是有利的。 2.2 基準的選擇 基面選擇是工藝規(guī)程設計中的重要工作之一，基面選擇得正確合理，可以使加工質量得到保證。生產率得以提高。否則，加工工藝過程中會問題百出，更有甚者，還會造成零件大批量報廢，使生產無法正常進行。 2.2.1粗基準的選擇 在選擇粗基面時，考慮的重點是如何保證各加工面有足夠的余量，使不加工表面與加工表面間的尺寸、位置符合圖紙要求。因此選擇粗基面的原則有以下幾個方面： （1）如果必須首先保證工件某重要表面的余量均勻，就應該選擇該表面作為粗基準。 （2）如果必須首先保證工件上加工表面與不加工表面之間的位置要求，則應該以不加工表面為粗基準。 （3）應該用毛坯制造中尺寸和位置比較可靠，平整光潔的表面作為粗基準。 根據(jù)以上原則，粗基準選擇毛坯的外圓表面徑向基準，以端面作為軸向基準下料，這樣選擇可以保證在粗加工時零件精度。 2.2.2精基準的選擇 對于精基面主要考慮基準重合的問題?？紤]設計基準與工序基準是否重合，測量基準和加工是否重合，所產生的基準誤差是否需要專門計算和換算，因此精基準的選擇原則有以下幾個方面： （1）應盡可能選用設計基準作為定位基準，這稱為基準重合原則。 （2）所選的定位基準，應能使工件定位基準精準，穩(wěn)定，剛性好。變形小和夾具結構簡單。 （3）應盡可能選擇統(tǒng)一的定位基準加工表面，以保證各表面的位置精度，這稱為統(tǒng)一基準原則。 （4）有時還要遵循互為基準，反復加工原則。 （5）有些精加工工序要求加工余量小而均勻，以保證加工質量和提高生產率，這時就以加工面本身作為精基面。 結合上述原則與零件圖紙的要求，又因為該零件工藝基準與設計基準重合，故而我們以設計基準φ9的中心線為零件的徑向精基準，這樣定位不僅滿足上述原則，同時也是多次裝夾和定位中精度最高的。 2.3加工階段的劃分 2.3.1零件加工階段的劃分 零件的加工質量要求較高時，必須把整個加工過程劃分為以下幾個階段： （1）粗加工階段：在這一階段中要切除較大量的加工余量，因此主要問題是如何獲得較高的生產效率。用切斷刀下料長度為72，車端面打中心孔做好軸向基準的精度要求，粗車外圓半錐度，銑平面銑槽等等為后邊的精加工做好工作。 （2）半精加工階段：在這一階段中應為主要表面的精加工做好準備（達到一定的加工精度，保證一定的加工余量），并完成一些次要表面的加工，一般在熱處理之前進行。細車外圓，鉆孔，銑外形，銑平面打標記進一步提高精度要求。 （3）精加工階段：保證各主要表面達到圖紙規(guī)定的質量要求，中檢，修復基準精車外圓，磨外圓，磨平面及槽，鏜孔車螺紋，鉆小孔，磨小臺，表面處理最后終檢，以滿足零件的最終設計要求。 由于零件加工質量要求較高，將其工藝路線劃分為4個階段：毛坯---粗加工（車外圓、銑槽、鉆孔、銑圓?。?--半精加工---精加工---光整打磨。 2.3.2.工序的集中與分散 一個工件的加工是由許多工步組成的，如何把這些工步組織成工序，是擬定工藝過程時要考慮的一個問題。在一般情況下，根據(jù)工步本身的性質，粗精階段的劃分、定位基面的選擇和轉換等，就把這些工步集中成若干個工序，在若干臺機床上進行。本零件是大批量生產，而且零件比較小裝夾比較方便，因此采用工序分散，采用比較簡單的機床和工藝設備，調整容易，而且工序分散對于員工的技術要求也比較低從而降低了成本和生產效率。 2.4.制定工藝路線及方案 在分析研究叉形件零件圖的基礎上，對各加工表面選擇相應的加工方法。 外圓表面的加工方案：粗車→半精車→精車→磨。 內孔表面加工方案：鉆→鏜→鉸 平面加工方案：粗銑→精銑→磨。 工藝方案如下： 5工序： 備料，選擇長1600mm, φ30mm的棒料，零件材料為30CrMnSiA。供應狀態(tài)為熱軋，熱軋能顯著降低能耗，降低成本，熱軋時金屬塑性高，變形抗力低，大大減少了金屬變形的能量消耗。毛料加工零件總數(shù)為20件。 10工序： 切斷，在鋸床上用彈簧夾頭加緊，切斷成長72mm的棒料。 15工序：鉆中心孔。用彈簧夾頭加緊外圓，在兩端面中心φ1mm的中心孔，深度為2.5mm，此孔用于以后加工定位。 20工序：粗車外圓，車錐度.設備：C620. 粗車外圓φ11和φ28，φ11作為后面25工序加工的粗基準。 加工，粗糙度為3.2。這道工序中的精度要求較高，原因是在以下的工序中要求采用這段圓柱面作為定位基準。這樣以這段外圓作為基準定位，可提高定位的穩(wěn)定，可靠性。 在本工序后，由于出現(xiàn)最終表面，要求以后工序間要進行防銹，油封。 25工序：粗銑平面、銑槽，設備：X60 此工序中三把銑刀同時加工，加工中以φ11的端面和外圓柱面為定位基準。此工序中零件的定位基準是底端面及外圓表面作為定位基準。選用v型塊做為零件的主要定位元件。夾緊方式采用螺母夾緊，用連桿及彈簧。設計基準為表面如箭頭所指（見圖3-1，25工序圖） 30工序：去毛刺，設備：鉗工臺： 去銑加工后槽和平面的毛刺 35工序：打中心孔，設備：C620 在B端面打中心孔，工序的要求與工序10要求相同 45工序：細車外圓，設備：C620 此工序的以B端面和φ11的端面的中心孔定位 50工序：鉆孔，設備：Z518。 此工序中先進行鉆孔然后進行擴孔，考慮到擴孔的加工質量比鉆孔高，一般精度可達到IT10-IT9，表面粗糙度值Ra值為3.2-6.3微米，而且實踐表明這樣分兩次鉆孔 ，生產效率比用鉆頭一次鉆出的高。 60工序：銑外形，設備：X52k 用φ20的指狀銑刀 70工序：銑平面，設備: X52k 85工序：中檢，設備:檢驗臺 檢驗的尺寸,檢驗的尺寸 90工序：熱處理：調質：淬火+高溫回火。 目的是為了獲得零件規(guī)定的硬度，提高材料的機械性能。 從此工序后，零件進入精加工階段。 95工序：修復基準，設備：C620。 用紗布或研磨膏在車床上清理內孔里熱處理吹沙而不能清理的贓物和氧化皮等。 100工序：精車外圓，設備：C620。 精車外圓φ9.5 φ6.5 φ5.05 105工序：磨外圓，設備：M114, 在外圓磨床上加工φ9h6，φ6h6，以達到最終要求尺寸。為工藝精基準，以及磨平面及槽加工定位做準備，達到表面處理鍍前的尺寸。 110工序：磨平面及槽，設備MT120A 在磨床上用砂輪加工槽和平面，以達到零件的最終粗糙度要求和垂直度要求。 115工序：鏜孔，設備：C620。 粗鏜孔φ9.3 半精鏜孔φ9.8 鉸孔φ10加工倒角0.3*45°，用單刃鏜刀鏜孔，適應性較廣，靈活性較大，可以校正原有孔的軸線歪斜或位置偏差，而這一點擴孔和鉸孔是不易達到的。缺點是生產效率比較低。 120工序：磁粉探傷，設備：探傷機 本工序是檢驗零件的表面在熱處理及磨削加工后，有無裂紋，有裂紋時，就不能正常工作，或者造成嚴重的事故，磁粉探傷前后均須清洗干凈。 125工序：車螺紋，設備：C620 該工序前，基準外圓φ10H7都已精加工，保證了該工序的加工要求。 130工序：鉆小孔，設備：Z512 用Φ1.5鉆頭在鉆床上直接加工，沒有較高的粗糙度要求，但是有較 高的位置精度要求。 135工序：磨小臺：設備：MT475A 本工序并非重要加工尺寸，安排在該工序進行加工， 140工序：表面處理，設備:槽 按零件圖的要求，給表面C和L段鍍鎘，發(fā)蘭。其余表面鍍鎘8-12μ 145工序：終驗，設備:檢驗臺 是零件的匯總檢驗，進行叉形件部件裝配要求的檢驗。 2.5 機械加工余量、工序尺寸的確定 叉形件零件材料為30CrMnSiA，硬度為HRC:36-41，生產類型為批量生產。根據(jù)原始資料及加工工藝，可以確定各加工面的機械余量、工序尺寸。 1.10孔 毛坯為實心，不沖出孔。根據(jù)工序要求，其加工分為鉆、鉸、鏜、精鏜和磨。參照手冊，確定工序尺寸及余量為： 鉆孔： 8.1mm 粗鏜： 9.3+0.09mm 2Z=0.8mm 精鏜孔：9.8+0.036mm 2Z=0.6mm 鉸孔： 10+0.015mm 2Z=0.2mm 2 槽9mm 銑槽8.4+0.05mm 磨槽9.0+0.15 +0.10 mm 2Z= 0.6mm 3. 外圓16mm 根據(jù)工序要求，其加工分為粗車、半精車、磨削加工。各工序余量如下。 粗車：參照手冊，取余量為3.5mm，偏差為-0.3mm。 半精車：參照手冊，取余量為2mm，偏差為-0.12mm。 磨削：參照手冊，取余量為0.5mm，偏差為 -0.12 -0.10 2.6尺寸鏈的計算 1. 尺寸鏈的計算 N是在115工序中要計算的尺寸 19.987-0.025是105工序磨外圓孔壁的距離 4.1±0.075是孔的半徑 N為封閉環(huán) 25-0.05增環(huán) 4.1±0.075減環(huán) 19.987-0.025是減環(huán) N=25－4.1－19.987 X=0.163 ES(X)=0-(-0.075)-(-0.025) ES(X)=0.1 EI(X)=-0.05-0.075 EI(X)=-0.125 所以N=0.163 第三章 銑床夾具設計 在機床上加工工件時，為了保證加工精度，加工前首先要使工件在機床上有一個正確的位置，即定位。然后將其夾緊。工件定位與夾緊的過程又稱為工件的裝夾，在機床上用于裝夾工件的工藝裝備就稱為機床夾具，機床夾具在機械加工中起著重要的作用，它直接影響機械加工的質量、生產率、生產成本以及工人的勞動強度等，因此機床夾具設計是機械加工工藝準備中的一項重要工作。 機床夾具的種類很多，按使用機床的類型不同可分為車床夾具、銑床夾具、鉆床夾具、鏜床夾具、加工中心夾具和其他機床夾具等；按驅動夾具工作的動力和自夾緊夾具等。按其專門化程度不同，機床夾具一般可以分為以下五種類型： （1） 通用夾具 （2） 專用夾具 （3） 可調夾具 （4） 組合夾具 （5） 隨行夾具 本論文中所涉及的夾具是諸多夾具類型當中的專用夾具，是用于加工叉形件8.4mm槽的銑床夾具。 專用夾具是針對某個具體工件的某一工序專門設計的，在實際生產中應用的專用夾具很多，分類方法也有多種，通?？梢愿鶕?jù)不同的工序特征進行分類，以便于研究和考慮夾具的構造形式。專用夾具可分為以下幾類： （1） 車床類夾具 （2） 銑床類夾具 （3） 鉆鏜床類夾具 （4） 其他機床夾具 專用夾具的主要功用有以下幾個方面： （1）保證被加工表面的位置精度 （2）提高勞動生產率、降低成本、縮短工序時間 （3）擴大機床工藝范圍 （4）改善工人勞動條件 銑床夾具所具有如下設計特點： （1）銑床加工中切削力較大，振動也較大，故需要較大的夾緊力，夾具剛性也要好。 （2）借助對刀裝置確定刀具相對夾具定位元件的位置，此裝置一般固定在夾具體上。 （3）借助定位鍵確定夾具在工作臺上的位置。 （4）由于銑削加工中切削時間一般較短，因而單件加工時輔助時間相對長，故在銑床夾具設計中，需特別注意降低輔助時間。 專用夾具通常由定位件、夾緊件、導向對刀元件、連接元件、夾具體、其他裝置和元件，幾部分組成。在上述組成部分中，定位件、夾緊件和夾具體是必需的，其他不是所有夾具都需要的。 3.1裝夾方案的確定 本夾具主要是用來在φ11.0mm圓柱上端來粗銑寬為8.5mm的槽和寬為16.5的平面，并且對孔φ10.0mm也有一定的技術要求（垂直度的偏移不能大于0.05mm）由于小圓柱還沒有加工且槽在后續(xù)的工序中還要進行磨削所以在本道工序加工時，主要應考慮如何保證加工質量提高勞動生產率和降低勞動強度。 圖3-1:工序25銑槽與平面 3.1.1定位基準的選擇 銑床主要加工的是間距8.5mm和16.5mm的四平面的加工，保證其中心距與Φ11mm軸的同軸度在0.2mm以內，所以定位基準的選擇以Φ11mm軸的軸線為主基準,以外圓和端面定位，共限制五個自由度，繞Z軸轉動的自由度不耍限制，因為上下都是圓柱體，不影響零件的加工。一邊用V形塊定位，小端外圓，一邊用V形塊夾緊，一次左右裝兩個另件同時加工，在臥銑上裝三個三面刃盤銑刀保證壁厚。 3.1.2裝夾方案 如上圖3-1所示，在25工序中，要求限制X方向的移動和轉動，Z方向的移動，以及Y方向的轉動，根據(jù)零件的定位基準和工藝要求，一邊用V形塊定位，小端外圓，一邊用V形塊夾緊。軸向定位是端面選用支撐釘，由于V型塊的自動定心，保證了槽的對稱度，并且安裝方便，如果采用半圓孔和外圓定位，則定位誤差較大，定位基準外圓和半圓孔之間的間隙無法排除。故外圓表面采用V型塊定位。通過螺釘壓板將零件壓緊，一次左右裝兩個另件同時加工，在臥銑上裝三個三面刃盤銑刀保證壁厚。 主要定位元件V型塊限制四個自由度：X和Y方向的移動和轉動，底端支撐釘限制Z軸的移動保證槽的深度，實際定位鍵限制了五個自由度?！?X、→ Y、→ Z、⌒X ⌒Y 夾具的裝夾可分為手動夾具、氣動夾具、液壓夾具、電動夾具、磁力夾具、真空夾具。我所設計的夾具上用手動夾具。 3.2夾具設計及解析 參考了一些銑床類專用夾具的設計，最終確定下圖所示的銑床夾具： 圖3-2：銑床夾具設計圖 夾具在機床上安裝完畢，在進行加工之前，尚需進行夾具的對刀，使刀具相對夾具定位元件處于正確位置。對刀的方法通常有三種：試切法對刀，調整法對刀，用樣件或對刀裝置對刀。不管采用哪種對刀方法，都涉及到對刀基準和對刀尺寸。通常是以與工件定位基準重合的定位元件上的定位面作為對刀基準，以減少基準變換帶來的誤差。銑床夾具的對刀尺寸是從對刀基準到刀具切削表面之間的位置尺寸，和對刀塊位置尺寸差一個塞尺厚度。其公差一般取相應工序尺寸公差的1/3-1/5，其偏差對稱，本次設計的對刀塊如下圖3-3所示。 對刀塊工作表面的位置尺寸9.425±0.005值等于25工序中（如圖3-3）的工件被加工表面距定位基準面的距離尺寸要求8.4mm的平均值，即8.425±0.025，再加上塞尺的厚度1mm，其尺寸偏差取±0.025的1/5，即為±0.005，所以該對刀塊的位置尺寸為9.425±0.005。 圖3-3:對刀塊 3.2.1.夾具精度分析 在夾具結構方案確定及總圖設計完成之后，還應該對夾具精度進行分析和計算，以確保設計的夾具能滿足工件的加工要求。 在夾具結構方案確定及總圖設計完成之后，還應該對夾具精度進行分析和計算，以確保設計的夾具能滿足工件的加工要求。 1.影響精度的因素（造成誤差的原因） 在加工工序所規(guī)定的精度要求中，與夾具密切相關的是被加工表面的位置精度——位置尺寸和相互位置關系的要求。影響該位置精度的因素可分為δ定基δ安裝，δ加工三部分，夾具設計者應充分考慮估算各部分的誤差，使其綜合影響不致超過工序所允許的限度。 δ定基 是指由于定位基準與原始基準（亦稱工序基準）不重合而引起的原始尺寸（工序尺寸）的誤差，它的大小已由工藝規(guī)程所確定，夾具設計者對它無法直接控制，如果要減少或消除δ定基，則可建議修改工藝規(guī)程，另選定基準，最好采用基準重合的原則。在25工序里基準重合，所以定基誤差為零 δ安裝是指與工件在夾具上以及夾具在機床上安裝的有關誤差，它包括以下因素： （1）工件在夾具上定位所產生的定位誤差δ定位，夾具設計者可以通過合理選擇定位方法和定位件，將其限制在規(guī)定的范圍內。 （2）工件因夾緊而產生的誤差，是指在夾緊力作用下，因夾具和工件的變形而引起的原始基準或加工表面在原始尺寸方向上的位移。在成批生產中，如果這一變形量比較穩(wěn)定，則可通過調整刀具與工件之間的位置等措施，將它基本消除。 （3）夾具在機床上的安裝誤差δ夾安，是指由于夾具在機床上的位置不正確而引起的原始基準的原始尺寸方向上的最大位移。造成δ夾安的主要因素有二：其一是夾具安裝面與定位件之間的位置誤差，這可在夾具總圖上作出規(guī)定；其二是夾具安裝面與機床配合間隙所引起的誤差或安裝找正時的誤差。δ夾安的數(shù)值一般都很小。在安裝夾具中可以采用仔細校正或精修定位面等辦法來減小δ夾安。 δ加工是指在加工中由于工藝系統(tǒng)變形、磨損以及調整不準確等而造成的原始尺寸的誤差，它包括下列因素： （1）與機床有關的誤差δ機床。如車床主軸的跳動、主軸軸線對溜板導軌的平行度或垂直度誤差等。 （2）與刀具有關的誤差δ刀具。如刀具的形狀誤差、刀柄與切削部分的不同軸線以及刀具的磨損等。 （3）與調整有關的誤差δ調整。如定距裝刀的誤差、鉆套軸線對定位件的位置誤差等（這項可在夾具總圖中予以限定）。 （4）與變形有關的誤差δ變形。這取決于工件、刀具和機床受力變形和熱變形。 以上諸因素都是造成被加工表面位置誤差的原因，它們在原始尺寸方向上的總和應小于該尺寸的公差δ，即應滿足不等式 δ≥δ定基+δ定位+δ夾安+δ加工+δ夾緊 此式稱為計算不等式，各符號分別代表各誤差在原始尺寸方向上的最大值。當原始尺寸不只一個時，應分別計算。當然，這些誤差也不會都按最大值出現(xiàn)，在校核計算中，應該按上述因素分析后，對總誤差的合成宜按概率法計算，使其小于工件的允差δ。 2． 精度的分析 a.定位元件尺寸及公差的確定。 本夾具的主要定位元件為兩個V型塊，分別裝夾兩個零件，一次同時加工兩個零件。工件因定位而出現(xiàn)的誤差，根據(jù)其產生的原因，可分為性質不同的兩部分：一是工序基準與定位基準不重合引起的基準不重合誤差或稱定基誤差；二是定位誤差，是指由于工件定位造成的加工面相對工序基準的位置誤差。當工序基準與定位基準重合時，這時δ定基=0，δ定位是工件沿著V型塊對稱線方向上的定位誤差，它垂直于對稱軸線方向上的位移并無影響（即在此方向上的δ定位＝0 ）。所以用V型塊定位能很好的保證工件的對稱性要求。 b.設計夾具的總誤差計算： （1） 由于基準重合，所以定基誤差 δ定基 ＝0 （2） 這里采用V型塊定位，V型塊定位能很好的保證工件的對稱性要求，它對垂直對稱軸線方向上的位移并無影響，因此定位誤差 δ定位＝0 （3） 因為加緊力所引起的變形方向對該原始尺寸無影響，則夾緊所致的誤差 δ夾緊為零 （4） 加工過程中工藝系統(tǒng)變形、磨損以及調整不準確等造成的原始尺寸的誤差此處很小所以δ加工＝0.015 （5） 由于定位件與安裝面的平行度誤差為0.02，所以=0.02 故而滿足 δ≥δ定基+δ定位+δ夾安+δ加工+δ夾緊，即0.05≥0+0.02+0+0+0.015所以該夾具可以確保工件所要求的技術要求。 3.2.2．夾具設計及操作的簡要說明 如前所述，在設計夾具時，為提高勞動生產率，應首先著眼于機動夾緊，本道工序的銑床夾具就選擇了手動夾緊方式。本工序由于是粗加工，銑削力較大，為了夾緊工件，故采用螺釘壓板結構，而這將使整個夾具過于加大。夾具上裝有對刀塊，可使夾具在一批零件的加工之前很好的對刀（與塞尺配合使用）；且中批量生產，一次裝夾兩個零件，一次對刀加工兩個零件減少輔助時間，提高生產效率。同時，夾具體底面上的一對定位鍵可使整個夾具在機床工作臺上有一正確的安裝位置，以利于銑削加工。 參考文獻 [1] 李益民．機械制造工藝設計簡明手冊．北京：機械工業(yè)出版社，1994 [2] 宋寶玉. 簡明機械設計手冊. 哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學出版社 2008年8月 [3] 閻光明,侯忠濱，張云鵬．現(xiàn)代制造工藝基礎．西安：西北工業(yè)大學出版社．2007 [4] 趙家齊．機械制造工藝學課程設計指導書．北京：機械工業(yè)出版社．2005 [5] 韓進宏．互換性與測量技術基礎．北京：北京大學出版社．2006 [6] 鄧文英,郭曉鵬．金屬工藝學．北京：高等教育出版社．2008 [7] 郭紀林,余桂英.機械制圖.北京：清華大學出版社.2004 [8] 羅洪濤,萬征.中文AutoCAD2007機械設計教程.西安：西北工業(yè)大學出版社.2007 [9] 施平.機械工程專業(yè)英語教程.北京：電子工業(yè)出版社.2009 致 謝 時光荏苒，白駒過隙，轉眼間在明德學院的大學生活已經(jīng)來到了最后的時刻，在這四年里，感謝老師對我的諄諄教導，感謝同學之間的深厚情誼，感謝明德帶給我不一樣的四年時光，這些我都將銘記在心，讓它成為我將來動力源泉。謹此向他們表示誠摯的謝意。 首先，我要感謝我的畢業(yè)設計指導老師鄧修瑾老師，在這一年里，我才真正見識到了鄧老師淵博的知識、嚴謹務實的治學態(tài)度、開拓進取的工作作風，誨人不倦的精神、睿智練達的學者風范，導師高貴的品質將成為我以后工作學習中最寶貴的財富，將對我的一生產生極其重要的影響。在此，謹向我尊敬的鄧修瑾老師表示我衷心的感謝和誠摯的敬意。 其次，畢業(yè)設計是我作為一名學生即將完成學業(yè)的最后一次作業(yè)，他既是對學校所學知識的全面總結和綜合應用，又為今后走向社會的實際操作應用鑄就了一個良好開端,。畢業(yè)設計是我對所學知識理論的檢驗與總結, 能夠培養(yǎng)和提高設計者獨立分析和解決問題的能力。這次完整的畢設作業(yè)，對我四年來學習的專業(yè)知識做了最好的鞏固和總結，讓我更深刻的理解了專業(yè)知識的含義。在整個設計中我懂得了許多東西，也培養(yǎng)了我獨立工作的能力，樹立了自信心，相信會對今后的學習工作生活有非常重要的影響。而且大大提高了動手的能力，使我充分體會到了在創(chuàng)造過程中探索的艱辛和成功的喜悅.。雖然我的設計并不完美，但是我相信在設計過程中所學到的東西才是這次畢業(yè)設計的最大收獲和財富，使我受益匪淺。 再次，我要感謝在大學四年里所有教導過我的老師們，老師們嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度，為我奠定了堅實的專業(yè)基礎，老師的言傳身教讓我受益匪淺，即使我走上工作崗位，也會因為我深厚的功底而更加出色。我還要感謝和我一起生活了四年的機械一班的同學們，以及那些和我并肩戰(zhàn)斗的舍友們，是你們讓我的大學生活更加精彩充實。 最后，感謝審稿老師對我論文的評閱，相信你們專業(yè)的精神會為我的大學生畫上最完美的句號。 畢業(yè)設計小結 在這次畢業(yè)設計中，使我真正意識到自己的不足之處。以前上課沒有學到的知識，在這次設計當中也涉及到了。使我真正感覺到了知識的重要性。 這次畢業(yè)設計將我以前學過的機械制圖、公差與技術測量、金屬工藝學、現(xiàn)代制造工藝基礎等學科的知識很好的串聯(lián)了起來，起到了穿針引線的作用，鞏固了所學知識的作用。 在這次畢業(yè)設計中，首先是對所研究的工件進行工藝分析，通過工件的工藝分析，我對該工件的圖紙要求及如何加工有了一個初步的認識。其次是對工件機械加工工藝規(guī)程的制定，這樣在加工工件就可以知道用什么機床加工，怎樣加工，加工工藝設備等，因此，機械加工工藝規(guī)程的制定是至關重要的。 在畢業(yè)設計中還用到了AutoCAD等相關制圖軟件。因為學的時間長了，因此在開始畫圖的時候有很多問題，而且不熟悉，需參閱課本。但不久就能在保證質量的情況下熟練完成。AutoCAD制圖軟件不僅在現(xiàn)在而且在今后參加工作也有很大的作用。因此，這次畢業(yè)設計真正將以前所學的知識運用到實際應用當中來了。 在這次畢業(yè)設計中，還有一個重要的部分就是關于部分工序的專用夾具設計，因為機床的夾具設計在學習過程中只是作為理論知識吸收的，并沒有親自設計過，因此，在開始設計的過程當中存在這樣那樣的問題，在老師的細心指導下，我根據(jù)步驟一步一步設計，畫圖，查閱關于各種專用夾具的設計資料，通過自己的努力和老師的認真講解之下，完成了本次部分工序的專用夾具的設計。 通過這次畢業(yè)設計，我收獲了頗多，再次感謝鄧老師的耐心指導。 附 錄 附件一：工藝規(guī)程 附件二：叉形件零件圖一張 附件三：銑床夾具裝配圖一張 附件四：銑床夾具零件圖一張 - 17 -